I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  1 5 ,   No .   2 J u n e   20 2 6 ,   p p .   770 ~ 7 8 0   I SS N:  2252 - 8 7 9 2 DOI 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e . v 1 5 . i 2 . pp 770 - 780           770       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : // ija p e. ia esco r e. co m/   Co mpa ra tive  a na ly sis  of P M 6 :L8 - BO  o rg a nic and i nv erte o rg a nic so la r ce ll       K a rt hik a   K rish na k um a r 1 A s his h G ro v er 2 ,   P a rdee p K um a r 3   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r o n i c s a n d   C o m mu n i c a t i o n   En g i n e e r i n g ,   M R I I R S ,   F a r i d a b a d ,   I n d i a   2 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   a n d   El e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g ,   M R I I R S ,   F a r i d a b a d ,   I n d i a   3 D e p a r t me n t   o f   A p p l i e d   S c i e n c e s,   M R I I R S ,   F a r i d a b a d ,   I n d i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 1 1 ,   2 0 2 5   R ev is ed   J an   2 3 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   Ma r   1 2 ,   2 0 2 6       Ad v a n c e m e n ts  in   so lar   tec h n o lo g ies   a re   d ri v e n   b y   t h e   p u rsu it   o h ig h e r   e fficie n c y   a n d   re d u c e d   e n v ir o n m e n tal  imp a c t.   Th is  st u d y   p re se n ts  a   c o m p re h e n siv e   a n d   c o m p a ra ti v e   a n a ly sis  o f   o r g a n ic  a n d   in v e rted   o rg a n i c   so lar  c e ll (OSC  a n d   IOSC),   u si n g   th e   Og h m a Na n o   so ftwa re   fo si m u latio n s   a n d   a n a l y sis.  T h is  wo r k   is  s p e c ifi c a ll y   d e si g n e d   to   c o m p a re   c o n v e n t io n a l   a n d   in v e rted   stru c t u re a n d   u n d e rsta n d   h o d e v ice   e n g i n e e rin g   imp a c ts   p e rfo rm a n c e   m e tri c s.  Wh e n   OSC a re   c h a ra c teriz e d   b y   a   lo w   wo r k - fu n c ti o n   c a th o d e   o n   to p ,   IOSCs  fe a tu re   a   c lea r   c o n d u c ti v e   o x i d e   c a th o d e   a th e   b o tt o m .   Th e   st u d y   fo c u ss e o n   e x trac ti n g   k e y   e lec tri c a o u t p u t ,   in c l u d i n g   sh o rt  c irc u it   c u rre n d e n sit y   (J SC ),   o p e n - c ircu it   v o lt a g e   (V OC ),   f il f a c to (F F )   a n d   p o we c o n v e rsio n   e fficie n c y   (P CE),   th r o u g h   t h e   c a lcu late d   c u rre n t - v o lt a g e   c h a ra c teristic  (J - V).  Va rio u p h y sic a c h a ra c teristics ,   su c h   a s   th ick n e ss   o f   d iffere n la y e rs  a n d   m a teria ls  d e p lo y e d   a e lec tro n   tra n sp o r t   lay e (ET L)  a n d   h o le  tran sp o rt  lay e (HTL ),   a re   sy ste m a ti c a ll y   in v e stig a ted .   Div e rse   to p   a n d   b o tt o m   e lec tro d e s,  e n c o m p a ss in g   m o n o t h in   a n d   m u lt it h i n   lay e c o n fi g u ra ti o n s,   a re   p r o p o se d .   Th e   stu d y   s h o ws   t h a IOSC   a c h iev e s   h ig h e e fficie n c y   th a n   OSC,   re a c h in g   2 1 . 6 0 % ,   wh il e   u sin g   a   m u lt i th in   lay e r   ZT (Zn O/ Ti Ox /Z n O)  a th e   b o tt o m   c o n tac t ,   d e m o n stra ti n g   imp ro v e d   c h a rg e   tran sp o rt  a n d   o v e ra ll   e ffici e n c y .   K ey w o r d s :   I n v er ted   s tr u ctu r e   No n   f u ller e n ac ce p to r   Og h m aNa n o   Or g an ic  s o lar   ce ll   PM6 :L8 - BO   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Kar th ik Kr is h n ak u m ar   Dep ar tm en t o f   E lectr o n ics an d   C o m m u n icatio n   E n g in ee r i n g ,   MRII R S   Far id ab ad ,   Har y an a,   I n d ia   E m ail:  k ar th ik ak r is h n ak u m a r 1 8 7 5 2 @ g m ail. co m       1.   I NT RO D UCT I O N   T h c o n ju g ated   p o ly m er - b ased   o r g an ic  s o lar   ce lls   ( OSC s )   ar b ein g   in v esti g ated   as  a   s u b s titu te  f o r   in o r g an ic   s o lar   ce lls   d u e   to   t h eir   in e x p en s iv en ess ,   p liab ilit y ,   lig h tweig h t ,   a n d   d ep o s itin g   ab ilit y   u s in g   th e   r o o m   tem p er atu r s o lu tio n   t ec h n iq u [ 1 ] ,   [ 2 ] .   Desp ite  t h ese  ad v an tag es,  in v esti g atio n   o n   OSC s   f ac es   s ig n if ican h u r d le  r e g ar d in g   t h eir   wid esp r ea d   co m m e r cializa tio n   d u e   to   p o o r   p o wer   c o n v er s io n   e f f icien cy   ( PC E )   [ 3 ] .   T o   b r ea k   th r o u g h   t h is   ef f icien cy   ce ilin g ,   th e   OSC   co m m u n ity   h as  witn ess ed   a n   u p s u r g in   in ter est  an d   r esear c h   in to   n o n - f u ller en ac ce p to r s   ( NFA)   s in ce   2 0 1 5   [ 4 ] .   NFAs   h av b ec o m e   c o r n er s to n f o r   n ex t - g en er atio n   OSC s   d u to   th eir   en h an ce d   elec tr o n   m o b ilit y ,   tu n ab le  ab s o r p tio n   s p ec tr en ab lin g   b etter   u s o f   s o lar   s p ec tr u m ,   an d   s u p e r io r   d o n o r - ac ce p to r   m is cib ilit y   wh ich   o p tim izes  th b len d   m o r p h o lo g y   [ 5 ] [ 6 ] .   So ,   o n g o in g   ef f o r ts   ar e   f o c u s ed   o n   im p r o v i n g   PC E   o f   NFA  b ased   OSC   th r o u g h   th e   u tili za tio n   o f   in n o v ativ e   m ater ials   an d   d ev ice  ar ch itect u r es  b o th   th r o u g h   s im u latio n   an d   ex p e r im en tatio n .   E x p er i m en ts   to   ass es s   th p er f o r m an ce   o f   OSC s   ar d if f icu lt,  ex p en s iv e,   an d   tim e - co n s u m in g .   C o m p u te r   s im u latio n   is   m o r p r ac tical  wh ile  co n d u ctin g   r esear ch   o n   OSC   in   its   ea r ly   p h ases .   B y   c o m p u ter   s im u latio n s ,   we   ca n   cr ea te  an d   o p tim ize   o u r   o wn   OSC   s tr u ctu r e,   test   d if f er en m ater ials ,   an d   m a k a d ju s tm en ts   with o u co n s u m in g   lo o f   r eso u r ce s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f P M6 : L8 - B o r g a n ic  a n d   in ve r ted   o r g a n ic  s o la r   ce ll   ( K a r th ika   K r is h n a ku ma r )   771   o r   g o in g   o v er   b u d g et  b ef o r e   tr y in g   it  o u t   in   ac tu al   ex p er im en ts .   So f twar to o ls   s u ch   as  Og h m aNa n o ,   MA T L AB ,   1 Am p s ,   PC 1 D,   m atr ix   tr an s f er   s ca p s - 1 D,   ar wid ely   u s ed   f o r   s im u latin g   OSC s .   T h co r s tr u ctu r o f   OSC s   in v o lv tr a n s p ar en s u b s tr at co ated   with   tr an s p ar en c o n d u ctiv e   elec tr o d s u b s tan ce ,   co m m o n l y   in d iu m   tin   o x id ( I T O) ,   f o r m in g   th b asis   f o r   b o th   co n v e n tio n al  an d   in v e r ted   s tr u ctu r es   [ 7 ] .   I T h as  s tr o n g   elec tr ical  co n d u ctiv ity   an d   o u ts tan d in g   tr a n s p ar en c y   [ 7 ] .   Stan d ar d   OSC   s tr u ctu r co n s is ts   o f   an o d e h o le  tr an s p o r lay er   ( HT L ) ac tiv lay er elec tr o n   tr an s p o r lay er   ( E T L ) ,   an d   ca th o d wh er ea s   I OSC   s tr u ctu r co n s is ts   o f   an o d e ,   E T L ,   ac t iv lay er ,   HT L ,   a n d   ca th o d e,   i n   o r d e r   [ 8 ] .   I n   th e   s tan d ar d   OSC   s tr u ctu r e,   u s u ally   lo wo r k   f u n ctio n   m etal  i s   u s ed   as  ca th o d e.   T h is   s tr u ctu r ex p er ien ce s   lo w   air   s tab ilit y   o f   l o wo r k   f u n ctio n   m etal  ca th o d a n d   h ig h   ac id ity   o f   in ter f ac ial  lay er .   Fo r   er ad icatin g   th is   s h o r tco m in g ,   I OSC   s tr u ctu r was  d ev elo p ed ,   with   air - s tab le  h ig h - wo r k - f u n ctio n   elec tr o d m ater ial,   s u ch   as   s ilv er   o r   g o l d ,   as c ath o d [ 9 ] [ 1 0 ] .   W h ile  d o in g   liter atu r s tu d y ,   it  h as  b ee n   s ig n if ican tly   n o tic ed   th at  th e   o n g o in g   ac ad e m ic  r esear ch   f o cu s ed   o n   s tu d ies  ex clu s iv ely   eith er   o n   OSC   b ased   o r   I OSC   b ased   s tr u ctu r es.  E v alu atio n   o f   th co m p ar ativ e   p er f o r m an ce s   o f   OSC   an d   I OSC   wi th   n o n - f u ller en m at er ials   in   th ac tiv lay er   ar e   n o ticea b ly   lack in g .   Hen ce   to   r ed r ess   s u ch   lack in g ,   th is   r esear ch   aim s   to   co m p ar th elec tr ical  ch ar ac ter is tics   o f   PM6 :L8 - B O   b ased   OSC   an d   I OSC ,   b y   an al y zin g   th e   im p ac o f   ac tiv lay er   th ick n ess ,   E T L   t h ick n ess ,   HT L   th ick n ess ,   E T L   m ater ials   an d   HT L   m ater ials   o n   elec tr ical  o u tp u ts   an d   e n h an cin g   ch ar g c o llectio n   u s i n g   m u lti  th in   lay er   elec tr o d es  in s tead   o f   m o n o lay er s .   Her we  u s Og h m aNa n o   8 . 0 . 0 4 1   v e r s io n   s o f twar to   n u m er ically   s im u late   OSC   s tr u ctu r with   I T O/Pe d o t:P s s /PM6 :L8 - B O /TiOx   /A an d   I OSC   s tr u ctu r with   I T O/T iOx /PM6 :L8 - B O/Ped o t:P s s /Ag   as  s h o wn   in   Fig u r 1 .           ( a)   ( b )     Fig u r 1 .   Pro p o s ed   s tr u ctu r i n   s im u latio n :   ( a)   OSC   an d   ( b )   I OSC       2.   M E T H O D   Sin ce   o r g an ic   s em ico n d u cto r s   h av a n   am o r p h o u s   s tr u ctu r e ,   an   im p o r tan t   asp ec o f   th eir   tr an s p o r m ec h an is m   o f   o p t o elec tr o n ic  ch ar ac ter is tics   is   th eir   d en s ity   o f   s tates  ( Do S)   [ 1 1 ] .   T h is   m ig h m ak it  m o r e   d if f icu lt  to   co m p r eh en d   th e   p h y s ical  p r o ce s s es  th at  o cc u r   [ 1 2 ] .   T h O g h m aNa n o   8 . 0 . 0 4 1   v er s io n   s o f twar e   was  d ep lo y ed   to   co n d u ct  th e lectr ical  s im u latio n   [ 1 3 ] .   T h f in ite - d if f er e n ce   d r if t - d if f u s io n   m o d el  is   u s ed   b y   th is   p r o g r am   f o r   ca r r ier   tr a p p i n g d etr a p p in g ,   an d   tr an s it [ 1 4 ] .     2 . 1 .     T ra ns po rt   m o del   T h b an d   g a p   en er g y   o f   th b u lk   h eter o   ju n ctio n   ( B HJ)  m ater ial  is   d ef in ed   b y   th n - t y p lo west  u n o cc u p ied   m o lecu lar   o r b ital   ( L UM O )   an d   p - t y p h ig h est   o cc u p ie d   m o lec u lar   o r b ital  ( HOM O )   en er g ies,  wh ich   ar e   co n s id er e d   wh ile   m o d ellin g   f r ee   ca r r ier   tr an s p o r [ 1 5 ] .   T h L UM lev el  in   o r g an ic   m ater ials   is   co m p ar ab le  t o   th at  o f   E c ,   wh i le  th HOM lev el  is   eq u iv alen to   th E v   e n er g y   b an d   g a p   ed g e.   T h ea s iest   way   to   s im u late   th B HJ  is   to   u s an   a n alo g o u s   lay er   with   a n   eq u iv alen t b an d   g ap   en e r g y   lo ca ted   b etwe en   th e   p - ty p e   HOM an d   th e   n - t y p e   L UM lev els.  T h is   is   b ec a u s th B HJ  is   a   co m b i n atio n   o f   n - ty p a n d   p - ty p e   zo n es.  T h in ter n al  p o te n tial d is tr ib u tio n   φ  is   th en   o b tain ed   b y   s o lv in g   th e   Po is s o n   eq u atio n   [ 1 4 ] .      . 0   = +   ( 1 )     W h er q :   c h ar g o n   elec tr o n ,   ε 0 :   p er m itti v ity   o f   f r ee   s p ac e,   ε r :   p er m itti v ity   o f   ac tiv lay er ,   n f :   e lectr o n   d en s ity ,   p f :   h o le  d en s ity ,   an d   n t ,   p t :   t r ap p ed   c h ar g d e n s ity   [ 1 3 ] .   T h f o r m u las  f o r   ca lcu latin g   th co n tin u an ce   o f   elec tr o n   an d   h o le  c u r r en ts   in   a   1 s tead y - s tate  s ce n ar io   ar e   f o u n d   i n   Ma cKe n zie   [ 1 3 ] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e   20 2 6 :   770 - 780   772    = ( )   ( 2 )      = ( )   ( 3 )     W h er R e, h :   r ec o m b in atio n   r at o f   f r ee   ca r r ier s   an d   G : g en e r atio n   r ate  o f   f r ee   ca r r ier s   [ 1 3 ] .   T h elec tr o n   cu r r en f lu x   d en s ity   ( J n )   an d   th h o le  c u r r e n f l u x   d e n s ity   ( J p )   m a y   b e   f o u n d   b y   s o lv in g   th ese  eq u atio n s   [ 1 4 ] .   Fo r   f r ee   ca r r ier s ,   Ma x well - B o ltzm an n   s tatis t ics ar ass u m ed .     =   +    ( 4 )     =   +    ( 5 )      =       =  =                     W h e r e   D n , p :   el e c t r o n   a n d   h o l d i f f u s i o n   c o e f f i c ie n t s ,   E g :   H OM O - L U MO ,   a n d   ϕ :   b u il t   i n   p o t e n t i a o f   t h e   d e v ic e   [ 1 4 ] .     2 . 2 .     T ra pp ing   a nd   re co m bin a t io n m ec ha nis m s   o f   c a rr iers   Nu m er o u s   en er g y   lev els  in   d is o r d er ed   o r g an ic  s em ico n d u ct o r s   ar in   clo s p r o x im ity   to   th HOM O   an d   L UM O   en er g ies  [ 1 6 ] .   T h is   d is o r d er   p r o d u ce s   a   v ar iet y   o f   lo ca lized   g ap   s tates  with   v ar y in g   en e r g y   th at  ar p r o d u ce d   b y   t h is   d is o r d er   [ 1 7 ] .   Fu r t h er m o r e,   th d is tr ib u t io n   o f   t r ap - lik d ef ec t states   is   tail - s h ap ed   [ 1 8 ] .   T h d is tr ib u tio n   o f   tr ap s   in   a   p o ly m er ic  s u b s tan ce   is   clo s ely   ass o ciate d   to   th p r o ce s s es  o f   tr ap p in g   an d   d e - tr a p p in g .   C h ar g in je ctio n ,   tr ap p i n g ,   an d   d e - tr a p p i n g   ar th th r ee   p r im a r y   p h a s es  o f   th tr ap p in g   m o d el  [ 1 9 ] .   T h er ar two   t y p es  o f   d ef ec ts   v iz.   ch em ical  a n d   p h y s ical  d ef ec ts .   Dif f er e n ce s   in   m o r p h o lo g ical  cr y s tallin ity ,   m icr o s tr u ctu r e,   a n d   m o lecu lar   weig h lead   to   p h y s ical  f law  [ 1 9 ] [ 2 0 ] .   On   th e   o th er   h an d ,   p h o to - o x id atio n   lead s   to   ch em ical  f l aws,  wh ich   ch an g th ch em i ca s tr u ctu r o f   th m ater ial  [ 1 9 ] [ 2 0 ] .   C h em ical  f au lts   h av b ee n   s h o wn   to   b r elate d   to   d ee p   tr ap s ,   wh ile  p h y s ical  f au lts   ar lin k ed   to   s h allo tr ap s .   Alth o u g h   th Do is   o f ten   as s o ciate d   with   th Gau s s ian   f o r m ,   it  is   im p o r tan t o   r em e m b er   th at  an   ex p o n e n tial  Do o r   m i x   o f   Gau s s ian   an d   e x p o n en tial  d is tr ib u tio n s   is   also   p o s s ib le.   T wo   Gau s s ian s   r ev o lv in g   ar o u n d   t h L UM an d   HOM lev els  co m p r is e   an   alter n ativ m o d el.   R ec en tly   th Sh o ck ley R ea d Hall  ( SR H)   r ec o m b in atio n   m o d el  h as  b ee n   ap p lied   i n   o r g an ic  p h o to v o ltaics  ( OP Vs).   T h is   m o d el  is   s im ilar   to   th L an g ev in   r ec o m b in atio n   m o d el  with   ca r r ier   tr ap s   in   th at  wh ich   d escr ib es  th r ec o m b in atio n   o f   ca r r ier s   ch an g i n g   f r o m   f r ee   to   tr ap p ed   s tates in   s tead y   s tate  [ 1 9 ] [ 2 0 ] .   T h s tr u ctu r o f   th Do o v e r   th g ap   en er g y   an d   th co r r esp o n d in g   r ec o m b in atio n   an d   tr ap p in g   p r o ce s s   ar e   d ep icted   in   Fig u r e   2 .   T h is   s tu d y   ex a m in es  a   m o d el  m ad e   u p   o f   e x p o n en tially   d ec ay in g   tail  s tates  ( Do S)  th at  s er v as  f r ee   ca r r ier   tr ap   s tates.  Fu r th er m o r e,   th p ar ab o lic  b an d s   ch ar ac ter ized   b y   L UM en er g y   as e lectr o n   m in im an d   HOM en er g y   as h o le  m ax im a   ex p l ain   th ca r r ier   e x ten d e d   s tates [ 1 4 ] .   T h SR r ec o m b in atio n   m o d el  ex p lain s   ca r r ier   tr ap p in g   an d   r ec o m b in atio n   b y   d esc r ib in g   th e   m o v em en o f   ca r r ie r s   f r o m   f r e to   co n f in e d   s tates  f o r   b o th   e lectr o n s   an d   h o les.  Ma cKe n zie  [ 1 3 ]   p r o v id es  th eq u atio n   th at  d eter m in es th b alan ce   o f   th ca r r ier s   f o r   ea ch   tr ap   lev el.      =   +   ( 6 )     W h er n t :   t r ap p ed   elec tr o d e n s ity   an d   r ec ,   r ee ,   r hc ,   r he :   elec tr o n   a n d   h o le   ca p tu r r ate,   escap r a te  [ 1 3 ] .      = ( 1 )      =     =     = ( 1 )        =     ( 7 )     W h er e n , e p : e lectr o n   an d   h o le  esc ap r ate.     =     ( 8 )     =     ( 9 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f P M6 : L8 - B o r g a n ic  a n d   in ve r ted   o r g a n ic  s o la r   ce ll   ( K a r th ika   K r is h n a ku ma r )   773   W h er V th :   th er m al  em is s io n   v elo city   o f   c ar r ier s ,   σ n, p :   tr ap   cr o s s   s ec tio n s ,   N c, v ef f ec tiv d en s ity   o f   s tates  f o r   f r ee   ca r r ier s ,   f :   Fer m i - Dir ac   o cc u p atio n   f u n ctio n ,   an d   N t :   tr ap   d en s ity   o f   e x p o n en tial  tail  d is tr ib u tio n     [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] .     ( ) = /   ( / / )  +  2  2    ( 1 0 )     / =                  / =             ( )            T h Do p ar a m eter s   ar s h o wn   in   T ab le  1   [ 1 4 ] ,   [ 2 1 ] .   OS C   an d   I OSC   ar n u m e r ically   s im u lated   at  3 0 0 with   th AM 1 . 5   s p ec tr u m .   T h s o f twar d atab ase  co n t ain s   th in p u t p ar am eter s   f o r   a ll m ater ials   u s ed   in   th is   wo r k .   T h k ey   elec tr ical  o u tp u ts   o f   th s o lar   ce lls   ar d er iv ed   f r o m   th J - ch ar ac te r is tics   f o u n d   in   th ca lcu latio n s .   T h ese  o u tp u ts   co n s is t o f   th PC E ,   FF ,   V OC ,   an d   J SC .     2 . 3 .     M o del c a lib ra t io n   T o   ca lib r ate  t h m o d el,   t h s im u latio n   an d   ex p e r im en tal  s tu d y   in   t h cited   Z h u   et  a l .   [ 2 2 ]   was   r ef er r ed .   Fro m   Z h u   et  a l .   [ 2 2 ] ,   it  is   n o ted   th at  s im u lat io n   an d   ex p er im en tal  o u tco m es  wer in   clo s e   ag r ee m en t.  T o   v alid ate  th m o d el  f u r t h er ,   h e r th s im u latio n   as  cited   in   Z h u   et  a l.   [ 2 2 ]   was  r ep r o d u ce d .   T h e   r ep r o d u ce d   r esu lts ,   as  d ep ict ed   in   Fig u r 3   an d   T a b le  2 ,   s h o clo s ag r ee m en t   with   b o th   th o r ig in a l   s im u latio n   an d   t h ex p er im e n tal  f in d in g s   o u tlin ed   in   Z h u   et  a l.   [ 2 2 ] .   T h is   alig n m en d em o n s tr ated   t h s u cc ess f u l c alib r atio n   o f   th e   m o d el.             Fig u r 2 .   Do o f   PM6 :L8 - B [ 1 4 ]     Fig u r 3 .   C o m p a r is o n   o f   r ep r o d u ce d   J - cu r v with   s im u lated   an d   ex p er im en tal  r e s u lts   r ep o r ted   in   [ 2 2 ]       T ab le  1 .   Do s   p a r am eter s   M a t e r i a l s   P M 6 : L 8 - BO   El e c t r i c a l   p a r a m e t e r s   V a l u e s   U n i t   El e c t r o n   t r a p   d e n si t y   3 . 8 0 0 0 e 2 6   m 3 eV - 1   Tr a p p e d   h o l e   t o   f r e e   e l e c t r o n   2 . 5 0 0 0 e - 20   m - 2   H o l e   t r a p   d e n s i t y   1 . 4 5 0 0 e 2 5   m 3 eV - 1   F r e e   e l e c t r o n   t o   t r a p p e d   e l e c t r o n   2 . 5 0 0 0 e - 20   m - 2   El e c t r o n   t a i l   sl o p e     0 . 0 4   eV   Tr a p p e d   e l e c t r o n   t o   f r e e   h o l e   1 . 3 2 0 0 e - 22   m - 2   H o l e   t a i l   sl o p e   0 . 0 6   eV   F r e e   h o l e   t o   t r a p p e d   h o l e   4 . 8 6 0 0 e - 22   m - 3   El e c t r o n   mo b i l i t y   2 . 4 8 e - 06   m 2 V - 1 s - 1   Ef f e c t i v e   d e n si t y   o f   f r e e   h o l e   st a t e   2 . 8 6 0 0 e 2 5   m - 3   H o l e   m o b i l i t y   2 . 4 8 e - 06   m 2 V - 1 s - 1   R e l a t i v e   p e r m i t t i v i t y   3 . 8   Au   Ef f e c t i v e   d e n si t y   o f   f r e e   e l e c t r o n   st a t e s   1 . 2 8 0 0 e 2 7   m - 3   R e c o m b i n a t i o n   r a t e   c o n s t a n t   0 . 0   m 3 s - 1   A f f i n i t y   3 . 8   eV   G a p   e n e r g y     1 . 4 6       eV     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e   20 2 6 :   770 - 780   774   T ab le  2 .   C o m p a r is o n   tab le   F i n d i n g s   P C ( %)   JS C   ( mA c m - 2 )   V O C   ( V )   F F   ( %)   Zh u   e t   a l .   [ 2 2 ]   s i m u l a t i o n   1 6 . 1   2 4 . 0   0 . 8 5 3   78   Zh u   e t   a l .   [ 2 2 ]   e x p e r i me n t   1 8 . 2   2 5 . 7   0 . 8 8 8   7 9 . 9   R e p r o d u c e d   s i m u l a t i o n   ( t h i s wo r k )   1 6 . 0 7   2 3 . 9 5   0 . 8 5 3   78       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   T h k e y   p er f o r m an ce   p ar a m e ter s   th at  d eter m in th PC E   o f   th e   s o lar   ce ll  ar e   s u m m ar i ze d   b elo w.   E ac h   p a r am eter   r ef lects  d if f er en asp ec o f   d ev ice  o p er ati o n ,   a n d   co llectiv ely   t h ey   p r o v id in s ig h i n to   th e   f ac to r s   lim itin g   ef f icie n cy .   b r ief   ex p lan atio n   o f   t h ese  p ar am eter s   is   p r o v id e d   b e f o r d i s cu s s in g   th r esu lts   in   d etail i)   V OC wh ich   is   th en er g y   lev el  d if f er e n ce   b et wee n   th p o ten tial  in   th e   r eg io n   wh er e   th f r ee   elec tr o n s   ar th m ajo r ity   an d   th r eg io n   wh er th f r ee   h o les  ar th m ajo r ity   an d   ii)  J SC T h n u m b er   o f   p h o to g en er ated   ca r r ie r s   p r o d u ce d   in   th ac tiv lay er   d u r in g   illu m in atio n   an d   th ef f i cien cy   with   wh ich   ch ar g es  ar s ep ar ated   th r o u g h o u th p h o to ac tiv lay er   ar th two   m ain   f ac to r s   th at  d ef in th q u an tity   o f   J SC .   Hen ce ,   J SC   m a y   b e   ch a n g ed   b y   ad ju s tin g   th ac ti v l ay er   th ic k n ess   o r   b y   c h an g in g   th e   s tr u ctu r e   th at   r esu lts   in   th lo west u s ab le  b an d g ap   [ 8 ] ,   [ 11 ] [2 3 ].     FF:     ×   (       )  ×        Sh u n r esis tan ce ,   s er ies  r esis ta n ce ,   an d   th r ate  at  wh ich   ch a r g r ec o m b in es  o r   is   ex tr ac ted   f r o m   th s o lar   ce ll   ar s o m o f   th elem en ts   th at  in f lu en ce   th FF .   T h ese  f ac to r s   h av s u b s tan tial  im p ac o n   th q u ality   o f   th e   ce ll a n d   ar en tire l y   r elate d   to   th V OC , J SC ,   an d   ac tiv lay er   m o r p h o lo g y   [ 8 ] ,   [ 11 ] [2 3 ].     P C E :    × ×    ( 1 1 )     3 . 1 .        L a y er   t hick nes s   im pa c t :   O SC a nd   I O SC c o m pa riso n   3 . 1 . 1 .   I m pa ct   o f   a c t iv la y er   t hick nes s   E ac h   o f   th lay er s   o f   th B HJ  d ev ice  is   lay er ed   o n   to p   o f   o n an o th er .   I is   d if f icu lt  to   en h an ce   th e   d ev ice  p er f o r m a n ce   b ec a u s o f   p h en o m en s u c h   as  r ef lectio n s   an d   in ter f e r en ce s   in   th e   lay er s .   I is   cr u cial  to   co n s id er   th t h ick n ess   o f   t h PM6 :L8 - B O,   wh ich   is   th m ai n   lay er   [ 2 4 ] .   W ex am in e   its   th ick n ess   b ec au s it  d eter m in es  th am o u n o f   lig h th at  th d e v ice  ca n   a b s o r b .   Ad d itio n ally ,   th e x cito n   p r o d u ctio n   o f   th e   th ick n ess   d eter m in es th p r im ar y   lay er ,   wh ich   is   cr u cial  f o r   th d ev ice  [ 2 4 ].   An   o p tim izatio n   o f   B HJ  s tr u ctu r es  was  ca r r ied   o u in   an   ex t en s iv s tu d y .   T h ac tiv lay er   ( PM6 :L8 - B O)   th ick n ess   was  v ar ied   th r o u g h o u th in v esti g atio n   b etw ee n   1 0 0   an d   5 0 0   n m .   Fig u r 4 ( a)   d is p lay s   th J - cu r v es ,   an d   Fig u r e   4 ( b )   s h o ws  elec tr ical  o u tp u ts   f o r   v a r io u s   PM6 :L8 - B th ick n ess es.  I n ter esti n g ly ,   th J - p r o p er ties   a r q u ite  r esp o n s iv to   v ar iatio n s   in   th e   ac tiv l ay er   th ic k n ess .   T h e   J SC   is   d ir ec tly   lin k ed   to   th e   ab s o r p tio n   ca p ac ity   o f   th e   a ctiv lay er ,   as  was  p r ev io u s l y   n o te d .   T h f in d in g s   s h o clea r   co r r elatio n   b etwe en   J - ch ar ac ter is tics   an d   ac tiv lay er   th ick n ess .   Sig n if ican v ar iatio n s   in   J SC ,   PC E ,   an d   FF   ar e   o b s er v ed   f o r   b o t h   OSC   an d   I OSC   as  th th ick n ess   o f   th e   PM6 :L8 - B in cr ea s es,  ac co r d in g   to   o b s er v atio n s   f r o m   Fig u r e   4 ( b ) .   V OC ,   s ee m s   less   s u s ce p tib le  to   c h an g es  i n   th ick n ess .   Dif f u s io n   le n g th   a n d   a b s o r p tio n   h a v an   im p ac o n   J SC ,   wh ich   is   ass o ciate d   with   ca r r ier   p h o to g en er atio n   an d   tr an s p o r ta tio n .   I n   OSC   an d     I OSC ,   th o p tim al  J SC   th ick n e s s   is   ar o u n d   2 0 0   n m   an d   2 5 0   n m .   T h e   m ax im u m   cu r r en at   g iv en   th ick n ess   in d icate s   an   ex ce s s iv ex cito n   r o u te  at  h i g h er   th ic k n ess es  an d   in ad e q u ate  ab s o r p tio n   at   lo wer   th ick n ess es.  Sm aller   th ick n ess es  o f   1 5 0   n m   f o r   OSC   an d   1 0 0   n m   f o r   I OSC   y ield   P C E   o f   1 7 . 4 3 an d   1 9 . 9 5 %,  r esp ec tiv ely .   Du to   s er ies  r e s is tan ce ,   F r ed u ce s   as  th th ick n ess   o f   th ac tiv lay er   in cr ea s es,  wh ile  V OC   m ar g in ally   d ec r ea s es  in   b o th   d ev ices  f r o m   1 . 0 3   to   0 . 9 9   V.   T h ef f icien cy   p ea k   o cc u r s   at  th ick n ess   le s s     th an   th at  o f   th e   cu r r e n d u to   d if f e r en tr e n d s   in   FF   an d   J SC .   T h er was  s o m e   im p r o v em en t,  as    th J SC   in   I OSC   wa s   b etter   th an   in   OSC .   T h is   d is tin ctio n   ca n   b attr ib u ted   to   v ar iatio n s   i n   lig h tr an s m is s io n   an d   ab s o r p tio n   m ec h an is m s   b etwe en   th two   co n f ig u r atio n s .   I n   th OSC   s tr u ctu r e,   lig h tr av er s es  th lay er s   s eq u en tially I T O,   PEDO T :PS S,  an d   th en   f i n ally   r ea ch es  P M6 L 8 - B O.   I n   co n tr ast,  in   I O SC ,   th s eq u en ce   is   r ev er s ed ,   wh e r lig h f ir s p ass es  th r o u g h   T iOx   b ef o r r ea ch in g   PM6 :L8 - B O.   T h e n er g y   g ap s   o f   th e   d if f er en t   m ater ials   h av e   an   i m p ac o n   th is   p er f o r m an ce   d i s p ar ity .   C o m p ar e d   to   PEDO T :PS S,  wh ich   h as  an   en er g y   g ap   o f   1 . 7   eV,   T iOx   in   I OSC ,   wh ich   h as  a   g ap   o f   3 . 2   eV,   is   m o r e   tr an s p a r e n to   v is ib le  lig h t.  Fu r th er m o r e ,   th e   s tu d y   co n s id er s   th a b s o r p tio n   p r o p er ties ,   wh ich   ar e   m o r e   ef f icien th a n   th e     p - co m p o n en [ 2 5 ].     3 . 1 . 2 .   I m pa ct   o f   E T L   t hick n ess   T h b u f f er   la y er s ,   E T L   a n d   HT L ,   ar ac tin g   as  ex cito n   b lo ck in g   la y er s   ( E B L )   an d   to   g et  m o r e   ca r r ier s   in to   an d   o u o f   th d e v ice  [ 1 2 ] .   T h p r im ar y   o b jecti v o f   th is   s ec tio n   is   to   an aly ze   th im p ac o f   E T L   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f P M6 : L8 - B o r g a n ic  a n d   in ve r ted   o r g a n ic  s o la r   ce ll   ( K a r th ika   K r is h n a ku ma r )   775   th ick n ess es  o n   OSC   an d   I O SC   p er f o r m an ce .   Fo r   OSC   an d   I OSC ,   th PM6 :L8 - B m ain tain ed   an   id ea l   th ick n ess   o f   1 5 0   n m   a n d   1 0 0   n m ,   r esp ec tiv ely .   T iOx   was  c h o s en   as  t h f i r s E T L   m ater i al,   an d   its   th ick n ess   r an g es  f r o m   1 0   n m   to   5 0   n m .   T h r esu ltan J - c h ar ac ter is tics   ar illu s tr ated   in   Fig u r 5 ( a ) ,   wh ich   s h e d s   lig h o n   h o th d e v ice' s   p er f o r m a n ce   is   af f ec ted   b y   th th ick n e s s   o f   th E T L .   Fig u r 5 ( b )   s h o ws  th elec tr ical   o u tp u ts   th at   wer e   ex tr ac ted .   I also   s h o ws  h o t h c h an g es  in   J SC   a n d   PC E   ar c o m p ar ab le.   T h er e   ar e   p ar allels b etwe en   th PC E   an d   J SC   v ar iatio n s   in   OSC   an d   I OSC .   C h an g es in   E T L   th ick n ess   h av r em ar k ab le   im p ac o n   OSC   p er f o r m an ce .   I n   OSC ,   J SC   an d   PC E   in cr ea s es  f r o m   2 1 . 2 7   to   2 1 . 7 1   m Acm - 2   an d   f r o m   1 7 . 2 0   to   1 7 . 4 3 %,  r esp ec tiv el y .   J SC   an d   PC E   ar h ig h er   in   I OSC ,   b u d o   n o s ig n if ican tly   c h an g as th th ick n ess   o f   th e   E T L   in cr ea s es.  Ad d itio n ally ,   V OC   an d   FF   s h o v er y   m in o r   v ar iatio n s   o n   b o th   d ev ices.  T h r esu lts   alig n   wit h   p r ev io u s   f in d in g s   s h o win g   a n   in f lu en ce   o f   v ar iatio n   in   E T L   th ick n ess   o n   OSC   [ 2 5 ] - [ 2 9 ] .   T h o b s er v e d   p er f o r m an ce   d if f er e n ce   m a y   b attr ib u ted   to   th p o s itio n in g   o f   th e   E T L   in   th e   OSC ,   s itu ated   at  th e   to p ,   ju s b elo th ca th o d e .   W ith   illu m in atio n   p r o v id e d   f r o m   th b o tto m ,   t h OSC   b en ef its   f r o m   im p r o v ed   p h o to c u r r en t.  Ach ie v in g   th is   en h an ce m en in v o lv e d   th s tr ateg ic  in s er tio n   o f   T iOx   as   an   o p tical  s p ac er   b etwe en   th B HJ  lay er   an d   th Al  m etal  elec tr o d e.   T h in s er tio n   o f   T iOx   o p tim izes  lig h ab s o r p tio n   with in   th OSC   s tr u ctu r e,   th er eb y   in c r ea s in g   th p h o to c u r r en t a n d   co n tr ib u tin g   to   th s u p er io r   p er f o r m an ce   o b s er v e d   in   th OSC .           ( a)   ( b )     Fig u r 4 .   Activ lay e r   th ick n e s s   OS C   ( s o lid )   I OSC   ( h o llo w) : ( a)   J - ch ar ac ter is tics   an d   ( b )   ex tr ac ted   elec tr ical  o u tp u ts           ( a)   ( b )     Fig u r 5 .   E T L   t h ick n ess   im p a ct  o n   OSC   ( s o lid )   I OSC   ( h o llo w) : ( a)   J - ch ar ac ter is tics   an d   ( b )   ex t r ac ted   elec tr ical  o u tp u ts       3 . 1 . 3 .   I m pa ct   o f   H T L   t hick nes s   T h s tu d y   n o f o cu s s es  o n   th im p ac o f   th HT L   th ick n es s .   T h ac tiv lay er   an d   E T L   t h ick n ess es   ar 1 5 0   n m   an d   5 0   n m   f o r   OSC ,   an d   1 0 0   n m   an d   2 0   n m   f o r   I OSC .   PED OT :PS S h as b ee n   s elec ted   as th HT L   m ater ial,   an d   its   th ick n ess   r an g es  f r o m   1 0   to   5 0   n m .   T h r esu ltin g   J - ch ar ac ter is tics   ar p r o v id e d   in     F ig u r 6 ( a ) ,   an d   th e   ex tr ac ted   elec tr ical  o u tp u ts   ar e   illu s tr ated   in   F ig u r 6 ( b ) .   I n   ea ch   ca s e,   s p ec if ic  th ick n ess   v alu es  wer s elec ted   ac co r d i n g   to   th b est  e f f icien cy .   I n   OSC ,   s lig h d r o p   is   th er i n   PC E   an d   J SC   with   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e   20 2 6 :   770 - 780   776   in cr ea s in g   HT L   th ick n ess .   T h is   f in d in g   is   co n s is ten with   th r esear ch   r ep o r te d   in   [ 2 7 ] - [ 29 ] .   I OSC   ex h ib its   a   litt le  d ec lin f r o m   th p ea k   v a lu es  an d   d o es  n o d em o n s tr ate  s tr o n g   co r r elatio n   b etwe en   ch an g es  in   J SC   an d   PC E .   HT L   th ick n ess   h as  v e r y   litt le  in f lu en ce   o v er all,   a n d   b o th   V OC   an d   FF   in   I OSC   ar b a s ically   u n af f ec ted .   T h lo h o le  ( m ajo r ity   ca r r ie r s )   m o b ilit y   in   th is   ar ea   is   r es p o n s ib le  f o r   t h is   d is co v er y ,   w h ich   also   e x p lain s   wh y   th er is   n o m u ch   o f   a n   i m p ac t o n   t h ese  elec tr ical  o u tp u ts .     3 . 2 .     I m pa c t   o f   diff er ent   E T L   m a t er ia ls   o n pho t o v o lt a ic  perf o rm a nce   T h s ev er al  m ater ials   u s ed   in   OSC s   as  th E T L ,   ar ex am i n ed   in   th is   s ec tio n .   E T L   is   an   ess en tia l   co m p o n en th at  is   p o s itio n ed   b etwe en   th Al  ca th o d an d   PM6 :L8 - B in   OS C   an d   b etwe en   I T ca th o d an d   PM6 :L8 - B in   I OSC .   I m p o r tan r eq u ir em en ts   f o r   q u ality   E T L   co n ten t:  s h o u ld   m ak elec tr o n   co n d u ctio n   ea s ier ,   s er v as  lay er   th at  b l o ck s   h o les,  en ab lin g   o n ly   elec tr o n s   to   tr an s it  to   th ca th o d e,   an d   in cr ea s th e   s p atial  d is tr ib u tio n   o f   lig h b y   f o r m in g   b ar r ier   in   th p h o t o ac tiv lay er   th r o u g h   b ac k   r e f lectio n   [ 3 0 ] ,   [ 3 1 ] .   T h g o al  o f   th is   s ec tio n   is   to   d eter m in wh ic h   m ater ial  b est  s atis f ies  th ese  r eq u ir em en ts   to   ac h iev e   th b est  p o s s ib le  p er f o r m an ce   f r o m   s o lar   ce lls .   T h m ater ials   p r o p o s ed   f o r   t h is   s tu d y   in clu d V 2 O 5 ,   Z n O ,   an d   T iOx T h r ec o v er e d   o u tp u p ar am et er s   ar p r o v id ed   in   T ab le  3 ,   an d   th r esu ltan J - ch ar ac ter is tics   ar s h o wn   in   Fig u r 7 ( a) .   I is   o b v io u s   th at   th b est  E T L   m ater ial  f o r   OSC   is   Z n O.   Z n ap p ea r s   to   b m o r s u itab le  as  it  h as  wid er   en er g y   b an d   g ap ,   wh ich   im p r o v es  lig h tr an s m is s io n .   I ts   af f in ity   to   I T a lig n s   well  with   th e   r eq u ir em e n ts   o f   th d ev ice.   T iOx   is   b etter   s u ited   f o r   I OSC ,   wh er th ca th o d is   s im p le  m etal  ( Al)   an d   th e   E T L   is   lo ca ted   at  th e   b ac k ,   b ec au s o f   its   s u itab ilit y   f o r   el ec tr o n   i n jectio n   a n d   co llectio n   in   th ese  p a r ticu lar   cir cu m s tan ce s .     3 . 3 .     I m pa c t   o f   diff er ent   H T L   m a t er ia ls   o n pho t o v o lt a ic  perf o rm a nce   T h f o llo win g   ar th s elec ted   HT L   m ater ials   f r o m   o th er   p u b licatio n s   in   th is   s ec tio n C U2 O,   P3 HT ,   an d   PEDO T :PS S.  T ab le  4   li s ts   th r ec o v er ed   elec tr ical  o u t p u ts ,   an d   Fig u r 7 ( b )   s h o ws th J - ch ar ac ter is tics .   C u 2 O,   th HT L   with   th b est   p er f o r m a n ce   in   OSC ,   y ield s   PC E   o f   2 0 . 1 2 %.  C u 2 en s u r es  ef f ec tiv lig h t   tr an s m is s io n   d u to   its   h ig h   b an d   g ap   en er g y ,   s tr ateg ically   p o s itio n ed   o n   th illu m in ated   s u b s tr ate  s id ( I T O) .   T h im p r o v ed   p e r f o r m an ce   is   d u e   to   a   lar g er   en er g y   b ar r ie r   b etwe en   th PM6 :L8 - B L UM lev el  an d   th e   HT L   co n d u ctio n   b a n d .   Fu r th e r m o r e,   t h im p r o v ed   alig n m en o f   th PM6 :L8 - B HOM lev el  with   th HT L   v alen ce   b a n d   im p r o v es  h o le  co llectio n   an d   elec tr o n   b lo c k in g   at  th e   in ter f ac e.   C U2 p r o d u ce s   a n   o p tim al  ef f icien cy   o f   2 1 . 2 1 in   I OS C ,   ascr ib ed   to   th e   h ig h   wo r k   f u n ctio n   o f   PEDO T :PS S,  ef f icien h o le   tr an s p o r t,   h ig h   elec tr ical  co n d u ctiv ity ,   tr an s p ar en cy   i n   th v is u al  r a n g e,   an d   ex ce llen m atch in g   with   th HOM lev el  o f   f r e q u en tly   e m p lo y e d   d o n o r   p o ly m er s   [ 3 2 ] .           ( a)   ( b )     Fig u r e   6 .   HT L   t h ick n ess   im p a ct  o n   OSC   ( s o lid )   I OSC   ( h o llo w) : ( a)   J - c h ar ac ter is tics   an d   ( b )   ex t r ac ted   elec tr ical  o u tp u ts       T ab le  3 .   I m p ac t o f   d if f e r en t E T L   m ater ials   o n   p h o to v o ltaic  p er f o r m an ce   P a r a me t e r s   V o c   ( V )   Jsc   ( mA / c m2 )   FF   ( %)   P C E   ( %)   O S C   Ti O x   1 , 0 2 9   2 3 . 7 8   7 7 . 8 5   1 9 . 0 5   Zn O   1 , 0 2 9   2 3 . 8 7   7 7 . 8 9   1 9 . 1 3   V 2 O 5   1 , 0 2 7   2 2 . 3 1   7 8 . 3 0   1 7 . 9 4   I O S C   Ti O x   1 , 0 3 9   2 5 . 0 9   8 2 . 4 0   2 1 . 4 9   Zn O   1 , 0 3 9   2 4 . 9 9   8 2 . 4 1   2 1 . 4 1   V 2 O 5   1 , 0 2 7   1 5 . 6 0   8 3 . 3 4   1 3 . 3 5   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f P M6 : L8 - B o r g a n ic  a n d   in ve r ted   o r g a n ic  s o la r   ce ll   ( K a r th ika   K r is h n a ku ma r )   777   T ab le  4.   I m p ac t o f   d if f e r en t H T L   m ater ials   o n   p h o to v o ltaic  p er f o r m an ce   P a r a me t e r s   V o c   ( V )   Jsc   ( mA / c m2 )   FF   ( %)   P C E   ( %)   O S C   P ED O T: P S S   1 , 0 2 9   2 3 . 8 7   7 7 . 8 9   1 9 . 1 3   C U 2 O   1 , 0 3 0   2 5 . 1 3   7 7 . 7 0   2 0 . 1 2   P 3 H T   1 , 0 2 7   2 2 . 8 8   7 8 . 0 6   1 8 . 3 6   I O S C   P ED O T: P S S   1 , 0 3 9   2 5 . 0 9   8 2 . 4 0   1 8 . 6 1   C U 2 O   1 , 0 3 9   2 4 . 7 7   8 2 . 3 9   1 8 . 9 3   P 3 H T   1 , 0 3 9   2 4 . 3 2   8 2 . 4 6   1 8 . 8 2           ( a)   ( b )     Fig u r 7 .   J - c h a r ac ter is tics   o f   OSC   ( s o lid )   an d   I OSC   ( h o llo w) :   d if f er en ( a)   E T L   m ater ials   an d     ( b )   HT L   m ater ials       3 . 4 .     I m pa c t   o f   m ultila y er   o n pho t o v o lt a ic  perf o rma nce   I n   ea r lier   p ar ts ,   I T was  d e p lo y ed   as  s u b s tr ate,   ac tin g   a s   th b o tto m   elec tr o d wh il th to p   elec tr o d was  s im p le   m etal.   Var io u s   s tu d ies  h a v o f f er e d   th at  ce ll  p e r f o r m an ce   ca n   b im p r o v e d   b y   u s in g   m u ltil ay er   elec tr o d es  in   p lace   o f   s in g le  lay e r   elec tr o d es  an d   b y   a d ju s tin g   th eir   E T L   ( o r   HT L )   [ 3 3 ] .   I n   th is   s tag e,   th to p   elec tr o d m eta ls ,   Al  f o r   OSC   an d   Ag   f o r   I OSC ,   ar k ep t,  wh ile  m u ltil ay er   elec tr o d es  ar e   in tr o d u ce d   at  th b o tto m ,   f a cin g   th lig h t.  Simp lifie d   d e p ictio n s   o f   OSC   an d   I OSC   u s in g   th s u g g ested   m u ltil ay er   elec tr o d es a r illu s t r ated   in   Fig u r es 8 ( a)   an d   8 ( b ) .     3 . 4 . 1 .   T CO /T iO x /Z NO   a s   bo t t o m e lect ro de   T h f ir s o x id lay er   is   FTO,   wh er ea s   th th ick n ess es  o f   th T iOx   an d   Z n lay er s   r em ai n   f ix ed   at     5 0   n m   ( OSC )   an d   2 0   n m   ( I O SC ) .   T h in n er   FTO  h as  less   ef f ec o n   lig h ab s o r p tio n .   Su b s titu te  o x id es  s u ch   as  I T an d   Z n O   ar u s ed   in   p lac o f   th FTO  m ater ial.   Fo r   OSC   an d   I OSC ,   J - ch ar ac ter is tics   ar d ep icted   in     Fig u r 9 ,   an d   f i g u r es  o f   m er it   ar co m p iled   in   T ab le  5 .   Z n in cr ea s es  OS C   an d   I OSC   e f f icien cy   to   1 9 . 0 0 %   an d   2 1 . 6 0 %,  r esp ec tiv ely .   I n   OSC ,   elec tr o n   co llectio n   is   s o lely   co n tr o lled   b y   en er g y   le v el  alig n m en at   th e   to p ,   wh ile  ef f ec tiv tr an s m is s i o n   at  th b o tto m   is   cr u cial.   I n   co n tr ast to   I OSC ,   wh er h o le  co llectio n   at  th to p   is   s lo wer ,   O SC   elec tr o n   co llectio n   is   m o r s en s itiv to   t o p   elec tr o d p ar a m eter s   b ec au s elec tr o n s   h av g r ea ter   m o b ilit y   th an   h o les.           ( a)   ( b )     Fig u r 8.   Simu lated   m u ltil ay er ed   b o tto m   elec tr o d s tr u ct u r e :   ( a)   OSC   an d   ( b )   I OSC     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g Vo l.  1 5 ,   No .   2 ,   J u n e   20 2 6 :   770 - 780   778       Fig u r 9.   J - c h a r ac ter is tics   o f   d if f er e n t T C in   T C O/T iOx /ZN O       T ab le  5 .   E f f ec t o f   d if f er e n t T C in   T C O/T iOx /Zn O   S t r u c t u r e   El e c t r o d e s   V o c   ( V )   Jsc   ( mA / c m2 )   FF   ( %)   P C E   ( %)   O S C   F TO / Ti O x / Zn O   1 , 0 2 8   2 3 . 9 7   7 8 . 0 3   1 8 . 4 2   I TO / Ti O x / Z n O   1 , 0 2 8   2 2 . 2 5   7 7 . 9 8   1 8 . 6 5   Zn O / Ti O x / Z n O   1 , 0 2 8   2 3 . 7 0   7 7 . 9 0   1 9 . 0 0   I O S C   F TO / Ti O x / Zn O   1 , 0 3 9   2 5 . 0 3   8 2 . 4 1   2 1 . 4 4   I TO / Ti O x / Z n O   1 , 0 3 9   2 4 . 7 9   8 2 . 4 3   2 1 . 2 4   Zn O / Ti O x / Z n O   1 , 0 3 9   2 5 . 2 1   8 2 . 3 8   2 1 . 6 0       4.   CO NCLU SI O N   I n   c o n c l u s i o n ,   t h is   r esear ch ,   co n d u cted   u s in g   Og h m aNa n o   s o f twar e,   aim ed   to   co m p r eh en s iv ely   ex p lo r e   th e   elec tr ical  p ar a m eter s   o f   OSC   an d   I OSC   f ea tu r in g   th e   ac tiv la y er   PM6 :L8 - B O.   T h e   in v esti g atio n   co v er ed   r an g e   o f   v a r iab les,  in clu d in g   ac tiv la y er   t h ick n e s s ,   E T L   an d   HT L   ch ar ac ter is t ics,  an d   t h u s o f   m u lti - th in   lay er   elec tr o d es  f o r   s im u latio n s .   T h ese  an aly s es  p r o v id ed   cr u cial  in s ig h t s   in to   th f ac to r s   in f lu en cin g   th p er f o r m an ce   o f   OSC   an d   I OSC .   T h s tu d y   r ev ea led   th at  th th ick n ess   o f   th ac tiv lay er   s ig n if ican tly   af f ec ts   PM6 :L8 - BO - b ased   OSC   an d   I OS C ,   w h ile  th E T L   an d   HT L   th ic k n ess es  an d   m ater ials   p lay   v ital  r o les.  T h c h o ice  o f   E T L   m ater ial  d em o n s tr ated   a   n o tab le  im p ac o n   b o th   OSC   an d   I OSC ,   wh er ea s   th HT L   m ater ial  h ad   m in o r   in f lu en ce   o n   I OSC .   Mo r eo v e r ,   th s tu d y   in tr o d u ce d   T C O/T iOx /ZN m u lti - th in   lay er   as  b o tto m   elec tr o d e.   E f f icien c y   h ig h lig h ts   s h o wca s ed   th m o s ef f ec tiv OSC   co n f ig u r atio n ,   ac h iev in g   an   ef f icien cy   o f   2 0 . 1 2 with   th I T O/C U2 O/PM6 :L8 - B O/Z n O/A s tr u ctu r e.   An o th er   co n f ig u r atio n ,   em p lo y in g   th Z T Z /PM6 :L8 - B O/Z n O/Al  s tr u ctu r with   Z T Z   as  a   tr i - lay e r   b o tto m   elec tr o d e ,   d em o n s tr ated   a   s lig h tly   lo we r   ef f icien cy   o f   1 9 %.  I OSC   co n f ig u r atio n ,   ac h iev in g   an   e f f icien cy   o f   2 1 . 4 3 with   th Ag /PEDOT :PS S/ PM6 :L8 - B O/T iOx /I T s tr u ctu r e.   An o t h er   co n f ig u r atio n ,   em p lo y in g   th Ag /PEDOT :PS S/P M6 :L8 - B O/ Z T Z   s tr u ctu r with   Z T Z   as  tr i - lay er   b o tto m   elec tr o d e,   d em o n s tr ated   a   s lig h tly   lo wer   ef f icien c y   o f   2 1 . 6 0 %.  T h r esear ch   s u g g est s   th at  ex p lo r i n g   alter n ativ m ater ials ,   in s tead   o f   Z T Z ,   h o ld s   p r o m is f o r   en h a n cin g   ef f icien cy .   W h ile  th ese  f in d in g s   c o n tr ib u te  v al u ab le   in s ig h ts ,   it' s   ess en tial   to   r ec o g n ize  ce r tain   lim itatio n s .   Fu r th er   s tu d y   is   n ee d e d   to   r eso lv th ese  lim itatio n s   an d   b r o a d en   th e   ap p licatio n   o f   t h ex is tin g   f i n d in g s .   As  a   wh o le,   th is   s tu d y   e x p an d s   o u r   k n o wled g e   o f   OSC   an d   I OSC   p er f o r m an ce   an d   o f f er s   av en u es f o r   f u tu r r esear ch   an d   p r ac tical  ap p licatio n s   in   th f ield   o f   OSC s .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al  u s es  th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize  in d iv id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:   2252 - 8 7 9 2       C o mp a r a tive  a n a lysi s   o f P M6 : L8 - B o r g a n ic  a n d   in ve r ted   o r g a n ic  s o la r   ce ll   ( K a r th ika   K r is h n a ku ma r )   779   Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Kar th ik Kr is h n ak u m ar                               Ash is h   Gr o v er                               Par d ee p   Ku m ar                                   C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r s   s tate  n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h is   s tu d y   is   b ased   o n   c o m p u tatio n al  s im u latio n s .   All  r elev an t   s im u latio n   p ar am eter s   an d   m eth o d o l o g ical  d etails  ar p r o v id ed   with in   th ar ticle.   Ad d itio n al  d ata  ca n   b m ad av ailab le  b y   th e   co r r esp o n d in g   a u th o r   u p o n   r ea s o n ab le  r eq u est.       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   D .   C h e n   e t   a l . ,   P e r f o r ma n c e   c o m p a r i so n   o f   c o n v e n t i o n a l   a n d   i n v e r t e d   o r g a n i c   b u l k   h e t e r o j u n c t i o n   so l a r   c e l l f r o o p t i c a l   a n d   e l e c t r i c a l   a s p e c t s ,   I EE T ra n s a c t i o n o n   El e c t r o n   D e v i c e s ,   v o l .   6 0 ,   n o .   1 ,   p p .   4 5 1 4 5 7 ,   J a n .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TED . 2 0 1 2 . 2 2 2 4 1 1 4 .   [ 2 ]   I .   M a l t i ,   A .   C h i a l i ,   a n d   N .   C .   S a r i ,   N u mer i c a l   st u d y   o f   e l e c t r i c a l   b e h a v i o r   o f   P 3 H T/ P C B M   b u l k   h e t e r o j u n c t i o n   s o l a r   c e l l ,   Ap p l i e d   S o l a r   E n e r g y ,   v o l .   5 2 ,   n o .   2 ,   p p .   1 2 2 1 2 7 ,   A p r .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 3 1 0 3 / S 0 0 0 3 7 0 1 X 1 6 0 2 0 1 9 5 .   [ 3 ]   C .   J .   B r a b e c ,   O r g a n i c   p h o t o v o l t a i c s :   t e c h n o l o g y   a n d   mark e t ,   S o l a r   E n e r g y   M a t e ri a l s a n d   S o l a r   C e l l s ,   v o l .   8 3 ,   n o .   2 3 ,   p p .   2 7 3 2 9 2 ,   Ju n .   2 0 0 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . s o l mat . 2 0 0 4 . 0 2 . 0 3 0 .   [ 4 ]   Y .   Li n   e t   a l . ,   A   s i m p l e   n - d o p a n t   d e r i v e d   f r o d i q u a t   b o o st s   t h e   e f f i c i e n c y   o f   o r g a n i c   s o l a r   c e l l t o   1 8 . 3 %,   AC S   E n e r g y   L e t t e rs v o l .   5 ,   n o .   1 2 ,   p p .   3 6 6 3 3 6 7 1 ,   D e c .   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 2 1 / a c se n e r g y l e t t . 0 c 0 1 9 4 9 .   [ 5 ]   Y .   Li   e t   a l . ,   R e c e n t   p r o g r e ss  i n   o r g a n i c   s o l a r   c e l l s:   a   r e v i e w   o n   ma t e r i a l f r o a c c e p t o r   t o   d o n o r ,   M o l e c u l e s ,   v o l .   2 7 ,   n o .   6 ,   p .   1 8 0 0 ,   M a r .   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 3 3 9 0 / mo l e c u l e s2 7 0 6 1 8 0 0 .   [ 6 ]   H .   F u ,   Z.   W a n g ,   a n d   Y .   S u n ,   P o l y mer  d o n o r f o r   h i g h p e r f o r ma n c e   n o n f u l l e r e n e   o r g a n i c   s o l a r   c e l l s ,   A n g e w a n d t e   C h e m i e   I n t e r n a t i o n a l   Ed i t i o n ,   v o l .   5 8 ,   n o .   1 4 ,   p p .   4 4 4 2 4 4 5 3 ,   M a r .   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / a n i e . 2 0 1 8 0 6 2 9 1 .   [ 7 ]   M .   C .   S c h a r b e r   a n d   N .   S .   S a r i c i f t c i ,   Ef f i c i e n c y   o f   b u l k - h e t e r o j u n c t i o n   o r g a n i c   s o l a r   c e l l s ,   Pr o g ress  i n   Po l y m e r   S c i e n c e ,   v o l .   3 8 ,   n o .   1 2 ,   p p .   1 9 2 9 1 9 4 0 ,   D e c .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . p r o g p o l y ms c i . 2 0 1 3 . 0 5 . 0 0 1 .   [ 8 ]   K .   K r i s h n a k u mar,  A .   G r o v e r ,   a n d   P .   K u mar,  P e r f o r m a n c e   o f   m u l t i f a r i o u s   a c t i v e   l a y e r   ma t e r i a l s   i n   o r g a n i c   p h o t o v o l t a i c   c e l l s:   a   r e v i e w ,   I n t e r n a t i o n a l   J o u r n a l   o f   N a n o e l e c t r o n i c s   a n d   Ma t e r i a l ( I J N e a M) ,   v o l .   1 6 ,   n o .   4 ,   p p .   9 3 3 9 4 6 ,   O c t .   2 0 2 4 ,   d o i :   1 0 . 5 8 9 1 5 / i j n e a m. v 1 6 i 3 . 1 3 8 0 .   [ 9 ]   D .   W .   Z h a o ,   P .   L i u ,   X .   W .   S u n ,   S .   T.   Ta n ,   L.   K e ,   a n d   A .   K .   K .   K y a w ,   A n   i n v e r t e d   o r g a n i c   s o l a r   c e l l   w i t h   a n   u l t r a t h i n   C a   e l e c t r o n - t r a n sp o r t i n g   l a y e r   a n d   M o O 3   h o l e - t r a n s p o r t i n g   l a y e r ,   Ap p l i e d   P h y s i c L e t t e rs ,   v o l .   9 5 ,   n o .   1 5 ,   O c t .   2 0 0 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 1 . 3 2 5 0 1 7 6 .   [ 1 0 ]   D .   W .   Z h a o   e t   a l . ,   O p t i mi z a t i o n   o f   a n   i n v e r t e d   o r g a n i c   s o l a r   c e l l ,   S o l a r   En e r g y   M a t e ri a l a n d   S o l a C e l l s ,   v o l .   9 4 ,   n o .   6 ,   p p .   9 8 5 9 9 1 ,   J u n .   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . s o l ma t . 2 0 1 0 . 0 2 . 0 1 0 .   [ 1 1 ]   N .   K .   El u m a l a i ,   C .   V i j i l a ,   R .   J o se ,   A .   U d d i n ,   a n d   S .   R a ma k r i s h n a ,   M e t a l   o x i d e   sem i c o n d u c t i n g   i n t e r f a c i a l   l a y e r s   f o r   p h o t o v o l t a i c   a n d   p h o t o c a t a l y t i c   a p p l i c a t i o n s,   M a t e ri a l s   f o Re n e w a b l e   a n d   S u s t a i n a b l e   E n e r g y ,   v o l .   4 ,   n o .   3 ,   p .   1 1 ,   S e p .   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s 4 0 2 4 3 - 0 1 5 - 0 0 5 4 - 9.   [ 1 2 ]   S .   B a n e r j e e ,   S .   K .   G u p t a ,   A .   S i n g h ,   a n d   A .   G a r g ,   B u f f e r   l a y e r i n   i n v e r t e d   o r g a n i c   so l a r   c e l l a n d   t h e i r   i m p a c t   o n   t h e   i n t e r f a c e   a n d   d e v i c e   c h a r a c t e r i st i c s:   A n   e x p e r i men t a l   a n d   m o d e l i n g   a n a l y si s ,   O r g a n i c   E l e c t r o n i c s ,   v o l .   3 7 ,   p p .   2 2 8 2 3 8 ,   O c t .   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . o r g e l . 2 0 1 6 . 0 6 . 0 3 1 .   [ 1 3 ]   R .   C .   I .   M a c K e n z i e ,   U n d e rst a n d i n g   g p v d m   v 7 .   8 8 + .   2 0 2 2 .   [ 1 4 ]   R .   C .   I .   M a c K e n z i e ,   C .   G .   S h u t t l e ,   M .   L.   C h a b i n y c ,   a n d   J .   N e l s o n ,   Ex t r a c t i n g   mi c r o s c o p i c   d e v i c e   p a r a m e t e r f r o m   t r a n s i e n t   p h o t o c u r r e n t   me a su r e me n t s   o f   P 3 H T : P C B M   s o l a r   c e l l s,   A d v a n c e d   En e r g y   M a t e r i a l s ,   v o l .   2 ,   n o .   6 ,   p p .   6 6 2 6 6 9 ,   Ju n .   2 0 1 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 2 / a e n m . 2 0 1 1 0 0 7 0 9 .   [ 1 5 ]   R .   C .   I .   M a c K e n z i e ,   T.   K i r c h a r t z ,   G .   F .   A .   D i b b ,   a n d   J.  N e l s o n ,   M o d e l i n g   n o n g e m i n a t e   r e c o m b i n a t i o n   i n   P 3 H T: P C B M   s o l a r   c e l l s,   T h e   J o u r n a l   o f   P h y si c a l   C h e m i st ry  C ,   v o l .   1 1 5 ,   n o .   1 9 ,   p p .   9 8 0 6 9 8 1 3 ,   M a y   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 2 1 / j p 2 0 0 2 3 4 m.   [ 1 6 ]   S .   R .   F o r r e s t ,   T h e   p a t h   t o   u b i q u i t o u s   a n d   l o w - c o s t   o r g a n i c   e l e c t r o n i c   a p p l i a n c e s o n   p l a s t i c ,   N a t u re ,   v o l .   4 2 8 ,   n o .   6 9 8 6 ,   p p .   9 1 1 9 1 8 ,   2 0 0 4 ,   d o i :   1 0 . 1 0 3 8 / n a t u r e 0 2 4 9 8 .   [ 1 7 ]   C. - X .   Z h o u ,   J. - X .   S u n ,   Z. - J.   D e n g ,   a n d   S .   Z h o u ,   S t u d y   o f   a p p l i c a b i l i t y   o f   B o l t z ma n n - s t a t i s t i c a n d   t w o   m o b i l i t y   m o d e l s   f o r   o r g a n i c   s e mi c o n d u c t o r s,   S e m i c o n d u c t o rs ,   v o l .   4 7 ,   n o .   1 0 ,   p p .   1 3 5 1 1 3 5 7 ,   O c t .   2 0 1 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 3 4 / S 1 0 6 3 7 8 2 6 1 3 1 0 0 2 9 1 .   [ 1 8 ]   S .   K u g l e r ,   W h a t   i t h e   o r i g i n   o f   t a i l   st a t e i n   a mo r p h o u se mi c o n d u c t o r s? ,   J o u rn a l   o f   P h y s i c s:   C o n f e re n c e   S e ri e s ,   v o l .   2 5 3 ,   p .   0 1 2 0 1 3 ,   N o v .   2 0 1 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 8 8 / 1 7 4 2 - 6 5 9 6 / 2 5 3 / 1 / 0 1 2 0 1 3 .   [ 1 9 ]   T.   Zh o u ,   G .   C h e n ,   R .   L i a o ,   a n d   Z.   X u ,   C h a r g e   t r a p p i n g   a n d   d e t r a p p i n g   i n   p o l y mer i c   m a t e r i a l s:   t r a p p i n g   p a r a met e r s ,   J o u rn a l   o f   Ap p l i e d   P h y s i c s ,   v o l .   1 1 0 ,   n o .   4 ,   A u g .   2 0 1 1 ,   d o i :   1 0 . 1 0 6 3 / 1 . 3 6 2 6 4 6 8 .   [ 2 0 ]   N .   Li u   a n d   G .   C h e n ,   C h a n g e i n   c h a r g e   t r a p p i n g / d e t r a p p i n g   i n   p o l y meri c   mat e r i a l a n d   i t r e l a t i o n   w i t h   a g i n g ,   i n   2 0 1 3   A n n u a l   Re p o r t   C o n f e re n c e   o n   El e c t ri c a l   I n s u l a t i o n   a n d   D i e l e c t r i c   P h e n o m e n a ,   I EEE,   O c t .   2 0 1 3 ,   p p .   8 0 0 8 0 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C EI D P . 2 0 1 3 . 6 7 4 7 0 7 7 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.